AIPHOSなどの合成経路設計システムにより創出された合成経路の可能性は，理論計算によりスクリーニングできることを我々は示してきた．一方，複数の経路で目的化合物の合成が可能と判断された場合，どの経路を用いるかについて明確なルールはない．理論計算の結果を用いて合成収率の予測が可能となれば，実験の優先順位を決めることができる．本研究では，実験条件と理論計算の結果により合成数率を予測する方法について述べる．

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化学プラントでは測定困難なプロセス変数を推定する手法として、ソフトセンサーが広く用いられている。我々は、プラントの経時変化によって予測精度が低下するソフトセンサー劣化問題を解決するため、時間差分モデルを提案し成果を上げてきたが、変数間の非線型性へ対応することは困難であった。そこで今回は、事前に非線型関係を取り入れた後に時間差分モデルを構築することを提案する。本手法と従来手法を比較することで、本手法の優位性を示した。

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共沸とは液体の混合物が沸騰する際に液相と気相が同じ組成になる現象である。共沸が起きる混合物は蒸留による分離が不可能となるため、蒸留プロセスを構築する際には共沸現象を事前に把握することが不可欠である。そこで本研究ではケモメトリックス手法を用いて共沸の有無や共沸組成を予測するモデルを構築した。このモデルの予測精度や汎用性を検証し、UNIFACなどの既存の手法と比較した結果を報告する。

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糖鎖認識機構などの解明には、糖残基の水酸基による溶媒や基質との水素結合のネットワーク構造を明らかにすることが鍵となる。水溶液中の糖の立体構造を予測するため、NMR-2JCH実験値を再現する構造を溶媒効果を考慮したab initio計算で求め、そのエネルギーを評価した。その結果、高精度ab initio計算でも水溶液中の糖のコンホメーションの予測は難しいが、溶媒効果は比較的良い結果を与えることがわかった。

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ポリイミドの着色機構に関して、長距離補正時間依存密度汎関数法と分子動力学法を組み合わせて理論的に解析を行った。その結果、従来考えられていた分子内及び分子間の電荷移動型励起による可視光吸収に加えて、分子間相互作用による吸収スペクトルの長波長シフトが確認できた。この分子間相互作用は、全芳香族ポリイミドの可視光吸収に大きく影響し、また、脂環構造を有する半芳香族ポリイミドにおいても影響することが明らかになった。

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変圧器の絶縁油中に微量混入したＰＣＢ（ポリクロロビフェニル）の無害化処理は、活性炭で担持したＰｄ金属触媒により、最終的に無害なビフェニルに変化させる。この処理にマイクロ波を照射すると、反応が加速され、短時間で処理が終了する。このマイクロ波照射効果について、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３とＭＯＰＡＣを用いた計算化学により、グラファイト、絶縁油、ＰＣＢ、ならびに反応に添加するイソプロピルアルコールのマイクロ波吸収機構を中心に検討したので、ここに報告する。

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精密農業においては、可変施肥や散水の効率化のため、ほ場の状態を正確にかつ迅速に把握することが求められている。そこで我々は、土中光センサーを用いて測定した土壌の可視・近赤外スペクトルを利用して、土壌に含まれる水分量や炭素量、窒素量などの土壌成分値を推定するための研究を進めている。本発表では、回帰モデルを構築し、その予測性や非線型性について評価した結果を発表する。

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食品の選別の中でも、果物は他の食品と違い、品質が内部状態に依存すること、また測定対象の数が多いことから選別に機械が用いられるようになった。最近では光センサーを搭載した選別機が普及しているが、まだまだ信頼性が低く、測定コストがかかることなども課題となっている。そこで我々は果物の内部品質について高い信頼性を保ちながら、低コストで予測を行えるモデルの構築を目指し、研究を行ってきた。本発表ではモデル構築結果とモデルのオンライン適用についての展望を紹介する。

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有機天然化合物を対象とした炭素とプロトンNMRのデータベースは収録件数が20,000件をこえるので発表する。

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小さなステップの積層によって学習すると高速かつ高精度で学習できるという人工知能の考え方を、講義で活用しようと考えた。発想法の一種、イメージを多用し、キーワードとつなぐ形態のマインドマップや思考展開図にマインドマップをインストールしたパノラマによって実施した事例とアンケート結果、およびその課題について報告する。

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シクロブタン誘導体の立体異性を論ずるために，ステレオイソグラム相関図を提案する．シクロブタン骨格を記述するRS-立体異性群を，点群D4hから出発して，大域的な対称性をあらわすように構成する．シクロブタン骨格から誘導したRS-立体異性群をもとに，ステレオイソグラムを描く．局所的な対称性の記述には，各RS-ステレオ中心について，四面体構造を想定し，点群Tdから出発してRS-立体異性体群を構成し，対応するステレオイソグラムを描く．発生したステレオイソグラム相互の関係を，相関図を描いて考察する．CIP法のRS-ステレオ記述子との関係についても述べる．

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クリソタイルアスベスト表面の断片をモデル化し、そのモデル構造および分子吸着性について検討した。アスベストが特定のタンパク質と相互作用し生理作用を阻害したり、発がん性物質を吸着し運搬したりすることが肺がん等の病気を引き起こす原因としてあげられる。本研究は非経験的分子軌道法を用いて、アミノ酸残基および多環芳香族炭化水素のアスベスト断片への吸着における相互作用エネルギーを求めることを目的とする。

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近年、有機エレクトロニクス材料の観点から有機固体の発光特性が注目されている。固体状態で多様な蛍光特性を示すイミダゾピリジン類について、高精度量子化学計算(MS-CASPT2/CASSCF)を用いて蛍光ピークと蛍光強度を定量的に解析し、スペクトル特性を評価した。分子内プロトン移動(ESIPT)によるイミノ型S1励起状態からの発光が主となることが明らかとなった。

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本研究では,KNIMEを用いて,各種の変更に対応できる柔軟な構成の構造活性相関予測システムの構築を目的としている。KNIMEの視覚的な計算処理ワーク・フロー作成機能を用い,JPythonのノードを利用することで,フラグメント生成や記述子選択といった構造活性相関予測に必要な段階を柔軟に改良することができた。予測のためのいくつかのモジュールを変更した予測結果を紹介する。

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単糖は複数の不斉炭素を含むため、立体異性体によりグルコースやマンノースなどの慣用名が存在する。二次元化学構造からピラノースの慣用名、略記号、アノマー記号、立体配座等を認識するプログラムを作成した。

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現在の創薬化学において、毒性発現を原因とする新規医薬品候補の開発中止が増加している。したがって、毒性をいくつかの段階で表した順序カテゴリーデータの定量的構造活性相関解析による、大まかな毒性予測の重要性は増している。しかし、順序カテゴリーデータの解析は困難であり、しばしば精度が高くないことがある。そこで、アンサンブル学習を組み合わせた解析を行うことにより、精度と汎化力を両立するモデルの構築を試みた。

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アジア化学連合では，Web上の化学情報の積極的な活用のための環境整備を目的として，関連情報のポータルサイトChINを開設している．先に当研究室では，同プロジェクトの一環として国内情報の収集，提供を目的に日本語ポータルサイトの作成を行った．本研究では，ChIN日本語ポータルのコンテンツ充実をねらいとして，日本国内で所有・公開している化学情報データベースに関する情報の収集と関連サブポータルの作成を行った．

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金属アルコキシドを触媒とするポリエステル重合反応について，いくつかの反応経路を想定してハイブリッド密度汎関数法による遷移状態計算を実施し，触媒メカニズムについて考察した。検討の結果，主要な反応経路は触媒金属に配位したアルコキシドによるカルボニル炭素への求核攻撃であることを明らかにした。

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カルボニル酸素と共役結合で繋がれたビニルアルコール水素が水素結合を構成する系は共鳴支援水素結合系と呼ばれている。縮環シクロヘキセン-1,2-ジオンのエノールにおける分子内水素結合系では共役系の長さと配置により（反）芳香族的性質が水素結合の性質に大きく影響することを理論計算により示してきた。特に五員環を縮環した系における水素移動では一重項状態での非対称型遷移状態構造は三重項状態に移ることにより、障壁の小さな対称型遷移状態構造を経由する可能性があることを見出した。

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重篤な皮膚疾患であるStevens-Johnson syndrome(SJS)とSJS類似疾患であるerythema multiforme(EM)やtoxic epidermal necrolysis(TEN)との差異を明らかにすることで、有害事象の早期発見、重篤化防止に役立つ情報の提供を行う。FDAデータベースから情報を抽出し、ロジスティック回帰分析を用いて、重症化する要因となる部分構造や化学的性質を見出した。

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回転対称性境界条件はウイルス外殻タンパク質などの正20面体対称性をもつ分子集合体の計算を小さな計算セルに制限し高速計算する方法であるが、既存の計算セルでは内部RNA遺伝子の放出に関連した5回回転軸まわりの非対称変形を扱うことができない。そこで、計算セルの境界平面、回転行列、群表、空間分割表などを再定義し、従来の5倍の大きさの計算セルを用いたプログラムを開発したので、試行的な解析結果とあわせて報告する。

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密度汎関数(DF)法は，タンパク質などの大規模分子にも有用な標準電子状態解析法である．その交換相関項は，1.単中心展開，2.動径方向積分，3.球面方向積分に分けた数値積分法で計算され，それぞれの多くの方法が提案されているものの，決定的な方法はまだない．特に大規模DF計算においては，交換相関項の有効計算精度と計算速度が与える影響は深刻である．本研究では，これらの観点から様々な方法について比較検討を行った．

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我々は、化学気相堆積法（CVD）によって作製した薄膜の微細形状(nm～μmサイズのトレンチ基板上における膜の段差被覆性、埋め込み特性など)を実験データとして用いて解析し、CVD装置内における装置内部における反応モデルを自動的に提案するシステムを開発している。本研究では遺伝的アルゴリズムの分野で最近提案され、高い関数最適化能力を有するREX/JGG法を用いた解析手法の開発を行い、システムに実装した。システムの解析能力は向上し、解析時間は大幅に短縮した。

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化学気相堆積法（CVD）の反応機構解析に利用することを目的とした新規なアルゴリズムに基づくシミュレーターの開発を行った。シミュレーターは実数値遺伝的アルゴリズムによって拡散反応方程式を解き、CVD装置内の成膜速度分布を見積もることができる。古典的な遺伝的アルゴリズムを用いた場合と比較して低計算コストで高精度に成膜速度分布を見積もることが可能となった。

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近赤外分光スペクトルを用いたキチンの結晶化度推定をXRDの解析結果と併せて考察した。さらに、粒度分布については、絶対的なサイズを求めるのは難しいことから、粒度を分類することと回帰モデルを用いることにより推定する方法を新たに検討したので、報告する。

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本研究では，タンパク質の立体構造の中で近接している4つのアミノ酸残基の組み合わせについて，その出現頻度を統計処理することで開発された4体ポテンシャル法を用いて，タンパク質の表面上で最も出現しやすいアミノ酸残基やペプチド配列を探索する．これによって，そのタンパク質の活性部位の候補，およびそこに最も結合しやすいペプチド配列とその立体構造を特定するシステムを開発する．

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密度汎関数法(B3LYP法)によって得られた水素分子の中性およびカチオン、アニオンのポテンシャル面をハートリーフォック(HF)法のそれと比較した。用いた基底関数は6-311G**である。B3LYPのポテンシャル面は、中性の場合、HF法のそれと定性的に同じであった。カチオンおよびアニオンの場合、平衡点近傍を除くと、B3LYPのポテンシャル面はHF法のそれとは大きく異なり、核間距離が3Å以上の所では正しい描像を与えず、期待される解離極限に到達しないことが判った。

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本研究では非経験的分子軌道法を用いてDNAの核酸塩基間相互作用における多体効果について調べた。DNAの２重らせん構造の中での塩基対の重なりを再現しているモデルを用いて、２枚の塩基対が重なるときと３枚の塩基対が重なるときの塩基間相互作用におけるそれぞれの多体項を定量的に求めた。また、計算結果をもとに任意の長さのDNAオリゴマーの安定性を見積った。

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プリオンタンパク質の異常型は左巻きβヘリックス構造をとると考えられている。この構造がどのような相互作用によりその安定性を保つのか、量子化学計算により考察した。左巻きβヘリックス構造の形成には、安定な主鎖骨格と主鎖間の水素結合による安定化だけでなく、疎水性アミノ酸残基間によるvdW相互作用の寄与が重要な役割を果たしていることが見出された。

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化学物質の種々の性質はその化学構造と密接に関連していることがよく知られている。本研究では、分子の三次元構造情報を重み付けた分子グラフからペアワイズでのクリーク探索を行い、その最大三次元共通部分構造（フラグメント）を探索する。化合物データセットから総当りの比較によって得られたフラグメント群を、その出現頻度等の情報を基に整理し、三次元特徴フラグメント辞書を作成する。また、活性との関連を考慮した構造特徴解析への応用も試みる

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